Aula 7 Enzimas

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Universidade Federal do Amazonas-Ufam
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia-ICET
Farmácia
Bioquímica
ENZIMAS
Itacoatiara-AM
Setembro 2018
Profª. Ketlen Oliveira Bastos
Enzimas
 São proteínas que atuam como catalisadores de
reações bioquímicas e, como tal apresentam
inúmeros substratos que entram nas reações do
metabolismo. Exceção de alguns RNAs.
 Alguns tipos de RNA podem atuar como enzimas
(ribozimas), geralmente catalizando a quebra e a
síntese de ligações fosfo-diéster.
Enzimas
 As proteínas são os catalisadores mais
eficientes conhecidos.
Podem aumentar a velocidade de uma reação por
um fator de até 1020 mais do que as reações nãoum fator de até 10 mais do que as reações não
catalisadas.
 Catalisadores não-enzimáticos,
normalmente aumentam a velocidade da
reação de 102 a 104.
Enzimas
 As enzimas são altamente específicas, a
ponto de poderem distinguir
esterioisômeros de um determinado
composto.composto.
 Algumas enzimas catalisam uma família de
reações similares.
Aspectos Cinéticos e Termodinâmicos
 Praticamente todas as reações químicas têm uma
barreira denominada “energia livre de ativação”,
separando reagentes dos produtos.
 Energia de ativação: É a diferença entre a energia dos
reagentes e a dos produtos de uma reação o qual fornece
Energia de ativação: É a diferença entre a energia dos
reagentes e a dos produtos de uma reação o qual fornece
a variação de energia (variação de energia livre padrão -
Go).
 A velocidade das reações dependem da energia livre de
ativação (Go ), energia necessária para iniciar a reação.++
Aspectos Cinéticos e Termodinâmicos
 Uma reação é favorável ou não dependendo de sua
variação de energia livre (Go).
 A Go é a diferença de energia entre reagentes e a dos
produtos.
 A Go revela se a reação é favorável. A Go revela se a reação é favorável.
 Go negativa reação exergônica liberação de energia.
 Go positiva reação endergônica consome energia.
 Uma reação favorável (S P) não quer dizer que ela
ocorre em velocidade mensurável.
Aspectos Cinéticos e Termodinâmicos
 As enzimas participam da reação, mas não são
consumidos nas reações.
 S + E P + E
As enzimas aceleram a velocidade das reações. As enzimas aceleram a velocidade das reações.
 As enzimas fornecem uma rota de reação
alternativa, energeticamente favorável, diferente
da reação não catalisada.
 Não podem alterar a constante de equilíbrio (K)
ou a variação de energia livre (Go).
+
+
Aspectos Cinéticos e Termodinâmicos
Diferença entre
a energia livre 
de S e P
Energia de ativação com enzima
Energia de ativação sem enzima
SS
PP
TT
de S e P
Caminho da Reação
Estado de Transição
A energia de ativação é a diferença de energia
livre entre o reagente e o intermediário rico
em energia (T).
Expressão da Velocidade da Reações 
 A velocidade das reações pode ser expressa em
termos da variação na concentração de um reagente
(desaparecimento) ou produto (aparecimento) em
um determinado intervalo de tempo.
 A + B P A + B P
 Expressão da velocidade das reações
Velocidade = -  [A] -  [B]  [P] 
t t t
= =
Velocidade =  [A]f [B]g Determinado experimentalmente
Constante de velocidade
Como os Substratos se Ligam as Enzimas
 A ligação do complexo leva a formação das espécies
do estado de transição.
E + S ES EP E + P
do estado de transição.
 O substrato liga-se, normalmente por interações não
covalentes, a uma pequena porção da enzima
chamada sítio ativo.
Como os Substratos se Ligam as Enzimas
 A enzima liga-se ao substrato e forma um complexo.

E + S ES EP E + P
 O sítio ativo liga o substrato, formando um
complexo (ES). O complexo ES é convertido em
enzima – produto (EP), que posteriormente se
dissocia em enzima (E), produto (P).
Como os Substratos se Ligam as Enzimas
 Modelo chave-fechadura: supõem um alto grau de
semelhança entre o formato do substrato e a
geometria do sítio de ligação na enzima.
Não considera a flexibilidade conformacional
das proteínas
Como os Substratos se Ligam as Enzimas
 Modelo ajuste induzido: leva em conta a flexibilidade
tridimensional da enzima. A ligação ao substrato
induz a uma mudança conformacional na enzima
resultando em encaixe complementar.
Como os Substratos se Ligam as Enzimas
 Depois que o substrato é ligado e o estado de
transição é subsequente formado, a catálise
pode acontecer.
O substrato se liga a enzima e suas ligações são
reorganizadas, formando o estado de transição,reorganizadas, formando o estado de transição,
catalizando apenas um tipo de ligação.
 Cada enzima tem seu próprio e único
mecanismo de catálise (especificidade).
Propriedades das Enzimas
 A atividade de uma enzima depende de sua
integridade de sua conformação protéica
nativa.
 Se uma enzima é desnaturada ela pode perder
sua atividade catalítica.sua atividade catalítica.
 As enzimas possuem peso molecular que variam de
12.000 a até mais de 1 milhão.
 Algumas enzimas não requerem nenhum outro
grupo químico além de seus resíduos de
aminoácidos.
Propriedades das Enzimas
 Algumas enzimas precisam de outras moléculas além
da proteína, para sua atividade enzimática.
 Haloenzimas: Se refere a enzimas ativas com seu
componente não protéico.
 Apoenzimas: se refere a enzimas inativas sem seu Apoenzimas: se refere a enzimas inativas sem seu
componente não protéico.
 Co fator: Se o componente não protéico for um íon
metálico (ex. Zn2+ ou Fe2+)
 Coenzima: Se o componente for uma molécula
orgânica pequena (derivadas de vitaminas).
Propriedades das Enzimas
Estrutura Estrutura 
EnzimáticaEnzimática
Holoenzima
Não-proteínaProteína
Pode ser:
Enzimas ativas
com componente não protéico.
Se covalente
Apoenzima ou
Apoproteína
Grupo Prostético
Co-substrato: ligação
transitória com a enzima.
Grupo prostético: ligação
permanente.
Pode ser:
• íon inorgânico – co-fator
• molécula orgânica - coenzima
Propriedades das Enzimas
 Especificidade:
 As enzimas são altamente específicas, interagindo com um ou
alguns grupos de substratos e catalisando apenas um tipo de
reação.
 O grupo de enzimas produzidas em uma determinada célula O grupo de enzimas produzidas em uma determinada célula
define quais as vias metabólicas que vão ocorrer na célula.
 Localização:
 Muitas enzimas estão localizadas em organelas específicas
dentro das células.
 A compartimentalização isola o substrato ou o produto da
reação de outras reações competitivas.
Nomenclatura e Classificação
 Adição do sufixo “ASE” ao nome do substrato: 
Ex: - gorduras (lipo - grego) – LIPASE
- amido (amylon - grego) – AMILASE
 Nomes arbitrários:
Ex: - Tripsina e pepsina – proteases
Nomenclatura e Classificação
 Comissão de Enzimas (EC) da União Internacional
de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB) 
nomeia e classifica (número classificatório e nome
sistemático).
 Número classificatório  código com 4 dígitos que Número classificatório  código com 4 dígitos que
caracteriza o tipo de reação catalisada:
 1° dígito - classe
 2° dígito - subclasse
 3° dígito - sub-subclasse
 4° dígito - indica o substrato
Nomenclatura e Classificação
 1. oxirredutases: catalisam reações de oxirredução.
Nomenclatura e Classificação
 2. Transferases: catalisam transferência de grupos
contendo C, N ou P.
Piruvato Alanina
α-cetoácidoAminoácido
Aminotransferase
 3. Hidrolases: catalisam a quebra de ligações por
adição de água.
Piruvato AlaninaAminotransferase
Nomenclatura e Classificação
 4. Liases: Catalisam a quebra de ligações C-C, C-S ou 
C-N. 5. Isomerases: catalizam racemização de isômeros
ópticos ou geométricos.
Nomenclatura e Classificação
 6. ligases: catalisam a formação de ligações entre o C 
e o O, S ou N, acoplados a hidrólise de ATP.
Piruvato carboxilase
Nomenclatura e Classificação
Influencias sob a Atividade Enzimática
 pH:
 Devido a variação do estado de ionização do sistema.
 Temperatura:
 Pode promover o aumento da taxa de reação ou levar a perda da
estabilidade da enzima.
 Concentração dos substratos: Concentração dos substratos:
 O aumento da concentração do substrato aumenta a velocidade da
reação até uma velocidade máxima.
 Concentração das enzimas:
 A velocidade de transformação do substrato em produto varia com a
quantidade de enzimas.
 Presença de inibidores: 
 Reduzem a atividade da reação.
Inibidores enzimáticos
 Inibidor é qualquer substância que reduz a
velocidade da reação devido interferência na enzima.
INIBIDORES
REVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS
Inibidores enzimáticos
 Inibidores reversíveis:
 Inibidor competitivo: o inibidor é semelhante a
estrutura do substrato e se liga ao sítio ativo.
 Inibidor não competitivo: o inibidor se liga a enzima
em um sítio diferente ao sítio ativoem um sítio diferente ao sítio ativo
Regulação da Atividade Enzimática
 A regulação da velocidade das reações enzimáticas
é essencial para o organismo coordenar seus
inúmeros processos metabólicos.
 A maioria das enzimas respondem às mudanças
nas concentrações do substrato.nas concentrações do substrato.
 Algumas respondem a efetores alostéricos,
modificações covalentes, ou ainda apresentam sua
velocidade de síntese ou degradação alterada.
Regulação da Atividade Enzimática
 Sítios alostéricos de ligação:
 As enzimas alostéricas são reguladas por moléculas chamadas
de efetores ou modificadores ou moduladores.
 O efetor se liga a um sítio que não um sítio catalítico.
 A presença de um efetor alostérico pode alterar a afinidade da
enzima por seu substrato ou modificar a capacidade catalíticaenzima por seu substrato ou modificar a capacidade catalítica
máxima da enzima.
 Efetores positivos: aumentam a atividade enzimática.
 Efetores negativos: diminuem a atividade enzimática.
 Efetores homotrópicos: quando o substrato atua como
efetor.
 Efetor heterotrópico: quando o efetor é diferente do
substrato.
Efetor heterotrópico: quando o efetor é diferente do
substrato.
Regulação da Atividade Enzimática
Regulação da Atividade Enzimática
 Modificação covalente:
 As enzimas podem ser reguladas pela adição ou remoção
de grupos fosfatos de resíduos específicos de serina,
treonina ou tirosina.
 Dependendo da enzima a forma fosforilada pode ser mais Dependendo da enzima a forma fosforilada pode ser mais
ou menos ativa que a não fosforilada.
 Indução ou repressão da síntese de enzimas:
 As células podem regular a quantidade de enzimas
presentes, em geral, alterando a velocidade da síntese de
enzima.
 Alterações dos níveis enzimáticos, resultantes da alteração da
síntese protéica podem levar horas a dias.
ATIVIDADE:
Fazer um resumo do
capitulo 5 seção I, II
(nome sistemático: fazer
todas as 6 reações datodas as 6 reações da
figura 5.1 escrita no
trabalho) ,III, IV, V,VII e
VIII entregar DIA
20/09/18.
Valendo uma nota na
soma dos relatórios.